تقنيات رخيصة لإعادة تدوير ثاني أكسيد الكربون من غاز المداخن؟ 

عندما تسمع عن "رخيصة"؟ طرق التقاط ثاني أكسيد الكربون، أريد أن أسأل على الفور: ما الذي يعتبر رخيصًا؟ تكاليف صفر؟ أم أنها ببساطة أرخص من التحول إلى الميثانول؟ غالبًا ما تخلط الصناعة بين تكاليف التشغيل المنخفضة وانخفاض تكاليف الاستثمار الرأسمالي. تشير تجربتي إلى أنه إذا كنا نتحدث على وجه التحديد عن غازات المداخن، حيث يمكن أن يتقلب تركيز ثاني أكسيد الكربون من بضعة إلى عشرات بالمائة، ويوجد بالقرب منها الكثير من النيتروجين والرطوبة، إذن "الرخص"؟ غالبًا ما يتبين أنها أسطورة، باستثناء الخيارات ذات الحرق اللاحق المباشر للحرارة. ولكن حتى هنا، ليس كل شيء بسيطا.

المفهوم الخاطئ الرئيسي: رخيصة؟ يعني؟ بسيطة؟

العديد من العملاء، خاصة في الصناعات الصغيرة، يأتون بالطلب: "نحن بحاجة إلى استعادة ثاني أكسيد الكربون من غازات العادم، الميزانية محدودة؟". كقاعدة عامة، فهي تعني تركيب احتراق حفاز. نعم، فهي غير مكلفة نسبيا من حيث المعدات. ولكن عندما تبدأ في العد، تظهر التفاصيل. أولا، إذا كان ثاني أكسيد الكربون في الخليط أقل من 0.5-1٪، فغالبا ما لم يعد من المربح حرقه مع إمدادات الوقود - فتكاليف الطاقة تلتهم كل المدخرات. ثانيا، تكوين الغاز. يعد الكبريت والغبار والفوسفور من المرافقين الشائعين لغازات المداخن الناتجة عن حرق المعادن أو النفايات. يقتلونمحفز رخيصلأشهر، أو حتى لأسابيع. تتحدث عن الحاجة إلى تنظيف باهظ الثمن ومتعدد المراحل - وترى كيف يتلاشى الاهتمام. اتضح أن التكنولوجيا الرخيصة تأتي على حساب التدريب الباهظ الثمن. هذه هي العقبة الأولى.

كان لدينا مشروع للغاز من فرن السبائك الحديدية. يبدو أن تركيز ثاني أكسيد الكربون الذي يبلغ حوالي 12% يعد تركيزًا ممتازًا للتخلص منه. ولكن كان هناك غبار يحتوي على الزنك والمعادن القلوية. وسرعان ما فقدت المواد الماصة المعتمدة على الزيوليت أو حتى محفزات النحاس والزنك نشاطها. وكان من الضروري تصميم مرسب كهربائي وجهاز غسيل رطب، مما أدى إلى زيادة تكلفة التركيب بمقدار مرة ونصف. رفض العميل وقرر ببساطة تفريقه عبر أنبوب طويل. توفير؟ على الورق فقط وعلى المدى القصير.

لذا فإن قاعدتي الأولى هي أن التكنولوجيا الرخيصة تبدأ بتحليل دقيق وصادق للغاز على مدى فترة طويلة. ليس قياسًا لمرة واحدة، بل مراقبة. وإلا فإن كل الحسابات تذهب إلى الجحيم.

طرق الامتزاز: أين يتم إخفاء التكلفة الحقيقية؟

غالبًا ما يتم الإعلان عن PSA (امتصاص تأرجح الضغط) على أنهحل فعاللإطلاق ثاني أكسيد الكربون. وقد أثبتت هذه التكنولوجيا نجاحها من حيث المبدأ. لكن "رخص ثمنها" بالنسبة لغازات المداخن مسألة مثيرة للجدل. عنصر التكلفة الرئيسي ليس أدوات الامتصاص نفسها، بل التجفيف المسبق. يتنافس ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء مع ثاني أكسيد الكربون في المواقع النشطة للمادة الممتزة، مما يقلل من كفاءتها بشكل حاد. وهذا يعني أنك بحاجة إلى وحدة تجفيف جدية، غالبًا ما تكون ذات تبريد عميق. إنها كثيفة الاستخدام للطاقة.

لقد عملنا على التركيب في أحد المصانع الكيميائية الصينية؛ أشرفت على المشروع شركة Chengdu Yizhi Technology Co. واقترح خبراؤها مخططًا مشتركًا: الامتصاص باستخدام أحادي إيثانول أمين لإزالة الجزء الأكبر من ثاني أكسيد الكربون، ثم التجفيف بالامتصاص، وبعد ذلك فقط PSA على المناخل الجزيئية للكربون. ووفقا لحساباتهم، أعطى هذا تكلفة مقبولة لثاني أكسيد الكربون المنفصل. كان المفتاح هو استخدام استرداد الحرارة من العمليات النباتية الأخرى لتجديد الممتزات. بدون هذا "المجاني" أصبح الاقتصاد الحراري هشًا.

نقطة مثيرة للاهتمام منتكنولوجيا ييزي: لقد ركزوا على تخصيص دورات الامتزاز لدورة محددة "قذرة". الملف الشخصي للغاز. لم نأخذ حلولاً جاهزة من الكتالوج، ولكننا صممنا العملية. هذه هي بالضبط التفاصيل التي تميز أعمال التصميم عن بيع المعدات. يمكنك العثور على حالات على موقع الويب الخاص بهم yzkjhx.ru، ولكن هناك، بالطبع، يتم تقديم كل شيء بشكل أكثر سلاسة من الواقع من خلال التكليف الذي لا نهاية له.

التحولات التحفيزية: ليس فقط الحرق اللاحق

لماذا يفكر الجميع فقط في الأكسدة إلى ثاني أكسيد الكربون؟ هناك أيضًا تفاعلات، على سبيل المثال، الهدرجة إلى الميثان (الميثان) أو تخليق فيشر تروبش. لكنها تحتاج إلى الهيدروجين. أين يمكنني الحصول عليه بسعر رخيص؟ إذا كان هناك مصدر قريب، على سبيل المثال، التحليل الكهربائي القلوي، فيمكن النظر فيه. ولكن مرة أخرى نواجه الخدمات اللوجستية المعقدة وتكلفة H2.

حاولنا النظر في الخيارالأكسدة الحفزيةمع استعادة الحرارة لغلاية حرارة النفايات. من الناحية الفنية - مخطط العمل. لكن الاقتصاد يعتمد بشكل كبير على استقرار ضغط الغاز واستهلاكه. في أحد مصانع الأسمنت، أدت التقلبات في تشغيل الفرن إلى حقيقة أن المرجل إما يعمل بقدرته المقصودة، أو يقوم ببساطة بتدوير الهواء. تمت إزالة الحرارة بشكل غير متساو، وعملت دورة البخار بشكل متقطع. تحولت طريقة رخيصة الثمن لاستعادة الحرارة إلى صداع للمشغلين.

نقطة أخرى دقيقة هي اختيار المحفز. يعمل محفز النحاس والكروم الرخيص في نافذة درجة حرارة ضيقة ويخشى "الزائدة"؟ الأكسجين. يعتبر البلاتين الباهظ الثمن أكثر استقرارًا، لكن سرقته تصبح خطرًا حقيقيًا في بعض المواقع. وهذا هراء عملي لم يُكتب عنه في المقالات.

مناهج التكنولوجيا الحيوية: حل مستقبلي أم متخصص؟

لقد سمعت عن تجربة استخدام البكتيريا الكربوكسيلية التي تمتص ثاني أكسيد الكربون. يبدو الأمر مستقبليًا و"رخيصًا"، لأنه من المفترض أن تقوم البكتيريا بتكاثر نفسها. ولكن في الحياة هناك مفاعلات حيوية ضخمة تتطلب رقابة صارمة على درجة الحرارة، ودرجة الحموضة، وإمدادات المواد الغذائية. والأهم من ذلك، ماذا تفعل بالكتلة الحيوية؟ كما يجب التخلص منها.

رأيت مصنعًا تجريبيًا واحدًا في مصنع لتجهيز الأخشاب. أخذنا الغاز من غلاية نفايات الخشب. كانت المشكلة في المثبطات، حيث تمنع الراتنجات والفينولات الثقافة البكتيرية. تكلفة نظام التنظيف قبل المفاعل الحيوي تساوي تكلفة المفاعل نفسه. توقف المشروع في مرحلة الاختبار التجريبي. الخلاصة: مثل هذه الأساليب حتى الآن مخصصة لتدفقات الغاز النظيفة والمستقرة للغاية، وهو ما لا يحدث أبدًا في الصناعة الحقيقية.

الاندماج في العملية: السبيل الوحيد لـ "الرخص"؟

وفي قناعتي العميقةاسترداد ثاني أكسيد الكربون الرخيص— هذا ليس تركيبًا منفصلاً، ولكنه خيار مدمج في الدورة التكنولوجية للمؤسسة. أفضل مثال رأيته هو استخدام ثاني أكسيد الكربون كعامل اختزال في علم المعادن أو للكربونيل في التخليق الكيميائي. وهذا يعني عدم إعادة التدوير، ولكن الاستخدام المفيد دون تغيير جذري في التدفق.

على سبيل المثال، في أحد مصانع حمض الأسيتيك، تم خلط تيار غاز المداخن الذي يحتوي على نسبة عالية من ثاني أكسيد الكربون بعد التنقية مع غاز التخليق الخام الرئيسي. وقد تطلب ذلك ضبطًا دقيقًا للمحفز ومراقبة إضافية، ولكنه سمح بتوفير المواد الخام. بدأ فريق المشروع التعديلات، بما في ذلك بمشاركة مهندسين من شركة Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd.، وهو معهد تصميم أنشأته شركة Chengdu Huaxi Chemical Technology Co., Ltd. وكان دورهم على وجه التحديد هو تكييف التكنولوجيا مع البنية التحتية الحالية، وليس بيع منتج "معبأ". الحلول.

خلاصة القول هي: ابحث عن "التكنولوجيا الرخيصة" السحرية؟ لا معنى له. أنت بحاجة إلى النظر إلى غاز معين، إلى مصنع معين، إلى توازن الطاقة والمواد فيه. في بعض الأحيان تكون أرخص طريقة هي جعل العملية الرئيسية أكثر كفاءة بحيث يتم إنتاج كمية أقل من ثاني أكسيد الكربون. وأحيانًا - الاستثمار في التنقية وبيع ثاني أكسيد الكربون كمنتج تجاري. يتعلق الأمر كله بالتفاصيل التي لا تظهر إلا عند الانغماس في المشكلة. والباقي كلام في المؤتمرات.